小型振动台辅助支撑设计与分析(附件)【字数：11474】
摘 要振动是生活中非常普遍的情况。在振动实验开展上，一般通过振动台完成。通过响应振动环境的模拟，从而就产品在不同振动情况下是否有较高的使用可靠性进行判定。本文设计的辅助支撑结构用于对轨道车辆门系统进行振动实验开展。本文所研发的系统对于一些3米以上的轨道车辆门系统有较好的适用表现。此次论文的的研究内容包括(1)就振动台实验的基本原理，以及国内外针对本文课题的相关研究进行分析，并就辅助支撑的常见架构进行探讨。通过研究，指出在进行振动台辅助支撑设计方面应该遵循的基本理念和要求。(2)设计了一款小型振动台辅助支撑结构，同时就其进行三维以及有限元模型的构建。(3)在完成辅助支撑结构设计后，基于Hypermesh软件进行仿真模拟，并结合获取的结果针对设计做出进一步的优化，直到出现最符合要求的结构。随后进行静力分析和谐响应分析，通过分析的结果，以证明本文所设计的辅助支撑结构在具体应用上有较为突出的使用可靠保障。本文在进行研究的过程中，既有当前市场中既有的辅助支撑结构进行研究分析，进而实现一个大致的辅助支撑结构的设计。同时就本文完成设计的支撑结构进行仿真，结合获取的仿真结果，实现结构布局的进一步优化处理。且它的设计和研究方法，可以为其他小型振动台的辅助支撑设计提供一些参考思路。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
1.3国内外发展现状 1
1.4研究内容 2
第二章 辅助支撑分析理论基础 3
2.1引言 3
2.2理论基础 3
2.2.1动力学基本方程 3
2.2.2 模态方程 4
2.2.3静力分析理论基础 4
第三章 辅助支撑的设计基础 5
3.1辅助支撑的作用 5
3.2辅助支撑的设计要求 5
3.3辅助支撑的常见结构 5
3.4辅助支撑的制造方法 6
3.4.1 材料选择 6
3.4.2制造方法 7
第四章 辅助支撑结构设计及有限元模型建立 8
4.1辅助支撑的设计目标 8
4.2辅助支撑的有限元模型建立 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.2.1导入三维模型 9
4.2.2 中面抽取 9
4.2.3网格划分 10
4.2.4 材料属性赋予 11
第五章 辅助支撑结构模态分析 12
5.1模态分析的简介 12
5.2辅助支撑的自由模态分析 12
5.3辅助支撑的结构优化及分析 14
5.3.1辅助支撑的结构优化 14
第六章 辅助支撑结构静力分析与谐响应分析 17
6.1辅助支撑的静力分析 17
6.1.1 静力分析的流程 17
6.1.2 辅助支撑的静力分析 17
6.1.3静力分析结果 18
6.2辅助支撑的谐响应分析 20
6.2.1谐响应分析简介 20
6.2.2频率响应分析流程 21
6.2.3频率响应分析结果 22
第七章 总 结 24
7.1论文总结 24
7.2感想 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪 论
1.1研究背景
振动是自然界普遍存在的现象。不光人们的活中存在，在工程技术方面也很常见。比如桥梁和建筑物在地震激励下的振动、机床与刀具加工时的振动等。振动经常被认为是消极因素，比如振动会影响精密机械设备的使用，对其性能带来不利影响。但是振动本身也有一些积极的价值。通过振动实验，能检测出不合格的产品。电动振动台就是通过载流导体在磁场中产生电动力的原理来激振的，它的主要特点是下限频率较高、频带宽、波形失真小。因此它也被广泛的应用于各种领域[1]。
振动台试验就是为了测试在寿命周期中，产品能否承受振动环境因素的考验，发挥其性能，与设计期望相吻合。因为振动台的台面尺寸通常都较小，当测试产品尺寸大于台面尺寸时，就需要设计相应的辅助支撑，以完成大尺寸测试对象的振动试验。
1.2研究意义
(1)振动台的辅助支撑设计可以解决一些大尺寸测试对象的振动试验问题；
(2)通过对辅助支撑进行有限元分析，可以有效的优化其结构，发现早期故障，提高产品的可靠度；
(3)提供可靠数据，为其他小型振动台提供了辅助支撑设计的参考。
1.3国内外发展现状
国外研究人员对于振动试验的研究从航空领域展开，早期也只是对于动力学方程进行求解，然而理论分析与实际结果相差甚远。有限元法[2]和快速傅里叶变换[3]（FFT）的出现，才取得了快速的发展。我国在进行振动台的相关研究开展上，有较晚的起步。结合我国振动台研究的发展历程，主要的阶段包括：
(1)20世纪60年代，我国开始了对振动台的研究，以机械式振动台为主[4]。
(2)七十年代中后期，我国机械部与电子部耗时三年建造出了我国第一台国防系统专用的振动台。
(3)八十年代开始，我国继续开展了振动台的研究工作且获得了较快的发展。
相关研究者也对辅助支撑及其优化做出了较多的分析和论述[5]：
①2001年,邱吉宝、胡绍全等主要是基于正弦扫描激励试验仿真进行研究。[6]
②2003年,朱元夫基于有限元技术实现振动台、夹具的建模设计,借助模
态和振动试验完成模型修正[7]；并实现振动试验仿真。同年,向树红也对40
吨振动台进行了这项试验,包括模型建立与修正。
③2003年,顾松年等人明确指出夹具在振动试验中的重要地位且通过试验
证明了不同特性的夹具对振动试验的影响[8]
④2005年,范宣华对电动振动台空台进行了建模[9],并且对简单的正弦试验进行了仿真。
⑤几年来王东升等人利用IDEAS软件研究了典型振动试验夹具,并对其
进行灵敏度分析,明确了设计变量对各阶固有频率的影响[10]。
1.4研究内容
本次设计的振动试验对象是轨道车辆门系统，随着轨道交通在现代交通运输中越来越重要。人们对其可靠性的要求也越来越高。在车辆运行的过程中会产生振动现象，此时安装在车辆上零件也受到振动的影响。这就要求轨道车辆门系统在预计寿命周期内不受这种振动现象的影响，为此要求我们必须立足振动需求视角触发，实现一个小型振动台辅助支撑结构的设计。其具体研究内容如下：
(1)使用UG软件建立辅助支撑结构的模型，采取Hypermesh完成有限元分析；
(2)基于有限元方法就振动台辅助支撑结构静力分析以及模态分析展开论述，基于此实现相应振动特性的获取。结果研究结果实现振型图的绘制，并在此基础上对其进行优化处理。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
1.3国内外发展现状 1
1.4研究内容 2
第二章 辅助支撑分析理论基础 3
2.1引言 3
2.2理论基础 3
2.2.1动力学基本方程 3
2.2.2 模态方程 4
2.2.3静力分析理论基础 4
第三章 辅助支撑的设计基础 5
3.1辅助支撑的作用 5
3.2辅助支撑的设计要求 5
3.3辅助支撑的常见结构 5
3.4辅助支撑的制造方法 6
3.4.1 材料选择 6
3.4.2制造方法 7
第四章 辅助支撑结构设计及有限元模型建立 8
4.1辅助支撑的设计目标 8
4.2辅助支撑的有限元模型建立 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.2.1导入三维模型 9
4.2.2 中面抽取 9
4.2.3网格划分 10
4.2.4 材料属性赋予 11
第五章 辅助支撑结构模态分析 12
5.1模态分析的简介 12
5.2辅助支撑的自由模态分析 12
5.3辅助支撑的结构优化及分析 14
5.3.1辅助支撑的结构优化 14
第六章 辅助支撑结构静力分析与谐响应分析 17
6.1辅助支撑的静力分析 17
6.1.1 静力分析的流程 17
6.1.2 辅助支撑的静力分析 17
6.1.3静力分析结果 18
6.2辅助支撑的谐响应分析 20
6.2.1谐响应分析简介 20
6.2.2频率响应分析流程 21
6.2.3频率响应分析结果 22
第七章 总 结 24
7.1论文总结 24
7.2感想 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪 论
1.1研究背景
振动是自然界普遍存在的现象。不光人们的活中存在，在工程技术方面也很常见。比如桥梁和建筑物在地震激励下的振动、机床与刀具加工时的振动等。振动经常被认为是消极因素，比如振动会影响精密机械设备的使用，对其性能带来不利影响。但是振动本身也有一些积极的价值。通过振动实验，能检测出不合格的产品。电动振动台就是通过载流导体在磁场中产生电动力的原理来激振的，它的主要特点是下限频率较高、频带宽、波形失真小。因此它也被广泛的应用于各种领域[1]。
振动台试验就是为了测试在寿命周期中，产品能否承受振动环境因素的考验，发挥其性能，与设计期望相吻合。因为振动台的台面尺寸通常都较小，当测试产品尺寸大于台面尺寸时，就需要设计相应的辅助支撑，以完成大尺寸测试对象的振动试验。
1.2研究意义
(1)振动台的辅助支撑设计可以解决一些大尺寸测试对象的振动试验问题；
(2)通过对辅助支撑进行有限元分析，可以有效的优化其结构，发现早期故障，提高产品的可靠度；
(3)提供可靠数据，为其他小型振动台提供了辅助支撑设计的参考。
1.3国内外发展现状
国外研究人员对于振动试验的研究从航空领域展开，早期也只是对于动力学方程进行求解，然而理论分析与实际结果相差甚远。有限元法[2]和快速傅里叶变换[3]（FFT）的出现，才取得了快速的发展。我国在进行振动台的相关研究开展上，有较晚的起步。结合我国振动台研究的发展历程，主要的阶段包括：
(1)20世纪60年代，我国开始了对振动台的研究，以机械式振动台为主[4]。
(2)七十年代中后期，我国机械部与电子部耗时三年建造出了我国第一台国防系统专用的振动台。
(3)八十年代开始，我国继续开展了振动台的研究工作且获得了较快的发展。
相关研究者也对辅助支撑及其优化做出了较多的分析和论述[5]：
①2001年,邱吉宝、胡绍全等主要是基于正弦扫描激励试验仿真进行研究。[6]
②2003年,朱元夫基于有限元技术实现振动台、夹具的建模设计,借助模
态和振动试验完成模型修正[7]；并实现振动试验仿真。同年,向树红也对40
吨振动台进行了这项试验,包括模型建立与修正。
③2003年,顾松年等人明确指出夹具在振动试验中的重要地位且通过试验
证明了不同特性的夹具对振动试验的影响[8]
④2005年,范宣华对电动振动台空台进行了建模[9],并且对简单的正弦试验进行了仿真。
⑤几年来王东升等人利用IDEAS软件研究了典型振动试验夹具,并对其
进行灵敏度分析,明确了设计变量对各阶固有频率的影响[10]。
1.4研究内容
本次设计的振动试验对象是轨道车辆门系统，随着轨道交通在现代交通运输中越来越重要。人们对其可靠性的要求也越来越高。在车辆运行的过程中会产生振动现象，此时安装在车辆上零件也受到振动的影响。这就要求轨道车辆门系统在预计寿命周期内不受这种振动现象的影响，为此要求我们必须立足振动需求视角触发，实现一个小型振动台辅助支撑结构的设计。其具体研究内容如下：
(1)使用UG软件建立辅助支撑结构的模型，采取Hypermesh完成有限元分析；
(2)基于有限元方法就振动台辅助支撑结构静力分析以及模态分析展开论述，基于此实现相应振动特性的获取。结果研究结果实现振型图的绘制，并在此基础上对其进行优化处理。
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